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리포트 / 자연과학

[이화여대 생명과학실험1 분반1등 A+ 레포트] Ion Exchange Column Chromatography

이화여자대학교 생명과학실험1 과목 A+ 레포트입니다. 정성 들여 작성했습니다. 참고하시어 좋은 결과 있으시길 바랍니다. (본 실험은 result가 따로 없어 레포트 내 result 항목은 따로 존재하지 않습니다.)
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최초등록일 2024.09.02 최종저작일 2024.04
이화여자대학교 이화여대 생명 실험
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[이화여대 생명과학실험1 분반1등 A+ 레포트] Ion Exchange Column Chromatography
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    소개

    이화여자대학교 생명과학실험1 과목 A+ 레포트입니다.
    정성 들여 작성했습니다. 참고하시어 좋은 결과 있으시길 바랍니다.

    (본 실험은 result가 따로 없어 레포트 내 result 항목은 따로 존재하지 않습니다.)

    목차

    I. 실험 날짜

    II. 실험 주제

    III. 실험 목표

    IV. Introduction
    1. Alkaline Phosphatase (AP)
    2. Protein Purification 과정
    3. Ion Exchange Column Chromatography
    4. Elution (용출)
    5. Positive control과 negative control

    V. 실험 도구 및 방법 (Materials & Methods)
    1. 실험 도구 (Materials)
    2. 실험 방법 (Methods)

    VI. Discussion

    VII. References

    본문내용

    I. 실험 날짜
    2024년 3월 19일 화요일

    II. 실험 주제
    단백질 분리정제 및 기능 분석

    III. 실험 목표
    Column Chromatography를 이용하여 Alkaline phosphatase를 분리한다.

    IV. Introduction
    1. Alkaline Phosphatase (AP)
    해당 실험에서 최종적으로 정제하고자 하는 단백질이다. 이름(phosphatase)에서도 알 수 있듯 인산기(phosphate group)을 떼어내는 기능을 하며, alkaline condition에서 활성을 띠는 특징을 가진다. 기질 특이성을 지니는 enzyme과는 달리, AP는 기질 특이성이 없다.
    단백질 분리정제 실험을 진행할 때에는 분리해 내고자 하는 단백질의 여러 가지 특성을 이용한다. 실험에서 사용될 AP의 특성은 다음과 같다.
    - Size: 160~180 kDa (단, homodimer 형태일 시)
    - Charge: negative (-) charge; anion
    - Solubility: water와 lipid 모두에 soluble하다.
    - Stability: 대부분의 protein과는 달리 75-85℃에서도 활성을 유지한다.
    - Specific function: alkaline condition에서 활성을 띤다.
    2. Protein Purification 과정
    AP는 E. coli의 outer membrane과 inner membrane 사이의 periplasmic space에 존재한다. 이를 이용하기 위해, E. coli가 배양된 tube를 준비한다.
    ① Osmotic shock를 주어 E. coli의 outer membrane을 깬다. 이 과정에서 periplasmic space의 AP가 바깥으로 나오게 된다.
    ② Centrifuge를 진행한다. 이 과정에서 outer membrane 같은 무거운 물질은 pellet으로 가라앉고, AP는 supernatant에 존재하게 된다.

    참고자료

    · 대한화학회, 『표준 일반화학실험 (7판)』, 대한화학회, 2011.
    · 검색어 「positive control and negative control」, 『ROCKLAND』,
    · https://www.rockland.com/resources/positive-and-negative-controls/, 접속일 2024.03.23.
    · 생명과학실험I 강의 및 강의 자료

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    • 1. Alkaline Phosphatase (AP)
      Alkaline phosphatase (AP) is an important enzyme that plays a crucial role in various biological processes. It is commonly used as a biomarker in clinical diagnostics, particularly for assessing liver and bone health. AP catalyzes the hydrolysis of phosphate esters, releasing inorganic phosphate and an alcohol. The activity of AP can be influenced by various factors, such as age, diet, and certain medical conditions. Understanding the significance of AP levels and its regulation is essential for accurate interpretation of clinical test results and effective disease management. Researchers continue to explore the diverse functions of AP and its potential applications in various fields, including biochemistry, cell biology, and drug development.
    • 2. Protein Purification
      Protein purification is a critical process in biochemistry and molecular biology, as it allows for the isolation and concentration of specific proteins from complex biological samples. This technique is essential for studying the structure, function, and interactions of proteins, as well as for the production of therapeutic proteins and other biotechnological applications. The choice of purification methods depends on the properties of the target protein, such as size, charge, and affinity, as well as the complexity of the sample. Common purification techniques include chromatography, electrophoresis, and affinity-based methods. Effective protein purification requires a deep understanding of the underlying principles, as well as careful optimization of experimental conditions to maximize yield and purity. Ongoing research in this field aims to develop more efficient, scalable, and cost-effective purification strategies to meet the growing demands of the biopharmaceutical industry and scientific research.
    • 3. Ion Exchange Column Chromatography
      Ion exchange column chromatography is a powerful technique used for the separation and purification of charged biomolecules, such as proteins, nucleic acids, and ions. This method exploits the reversible interaction between the target molecules and the charged functional groups immobilized on the stationary phase of the chromatographic column. By carefully selecting the appropriate ion exchange resin and optimizing the buffer conditions, researchers can selectively bind, separate, and elute the desired molecules based on their net charge. Ion exchange chromatography offers high resolution, good recovery, and the ability to handle large sample volumes, making it a versatile tool in various fields, including biochemistry, analytical chemistry, and biotechnology. Ongoing developments in ion exchange media, automation, and data analysis are further enhancing the efficiency and applicability of this technique in both research and industrial settings.
    • 4. Elution
      Elution is a crucial step in various chromatographic techniques, including ion exchange, affinity, and size exclusion chromatography. It involves the selective release of the target molecules from the stationary phase of the chromatographic column, allowing for their separation and purification. The choice of elution conditions, such as buffer composition, pH, ionic strength, and flow rate, is critical for achieving optimal separation and recovery of the desired molecules. Effective elution strategies often involve the use of gradients or step-wise changes in these parameters to selectively disrupt the interactions between the target molecules and the stationary phase. Proper optimization of the elution process is essential for maximizing the purity, yield, and activity of the purified biomolecules, which are essential for downstream applications in biochemistry, biotechnology, and pharmaceutical development. Ongoing research in this field aims to develop more efficient, scalable, and automated elution methods to enhance the overall performance and reliability of chromatographic purification workflows.
    • 5. Positive Control and Negative Control
      Positive and negative controls are essential components of experimental design in various scientific disciplines, including biochemistry, molecular biology, and biomedical research. Positive controls are used to validate the functionality and reliability of an experimental system or assay by ensuring that the expected outcome is observed when the target is present. Negative controls, on the other hand, are used to identify and account for any non-specific or background signals that may arise from the experimental conditions or reagents. The inclusion of both positive and negative controls is crucial for the accurate interpretation of experimental results, as it allows researchers to distinguish true positive signals from false positives or non-specific effects. Proper selection and implementation of appropriate controls are essential for ensuring the validity, reproducibility, and statistical significance of experimental findings. Ongoing research in this area focuses on developing more sophisticated control strategies, as well as exploring the use of computational and statistical tools to enhance the rigor and reliability of scientific investigations.

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